KR102454286B1 - 적어도 2 개의 금속 기판들의 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 하나의 스폿 용접 조인트를 통해 함께 용접된 적어도 2 개의 금속 기판의 조립체, 2 개의 단계를 포함하는 본 발명에 따른 조립체의 제조 방법, 및 자동 차량의 제조를 위한 이 조립체의 용도에 관한 것이다.

Description

적어도 2 개의 금속 기판들의 조립체

본 발명은 적어도 2 개의 금속 기판들의 조립체 및 이 조립체의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 자동 차량 (automotive vehicle) 의 제조에 특히 적합하다.

차량의 중량을 절감한다는 관점에서, 고강도 강판을 사용하여 더 가벼운 중량의 차체를 구현하고 충돌 안전성을 개선하는 것이 알려져 있다. 특히 차량의 중량을 감소시키기 위해 경화 부품이 또한 사용된다. 실제로, 이들 강의 인장 강도는 최소 1200 MPa 이고, 최대 2500 MPa 일 수 있다. 경화 부품은 양호한 내식성 및 열적 특성을 갖는 알루미늄계 또는 아연계 코팅으로 코팅될 수 있다.

일반적으로, 코팅된 경화 부품의 제조 방법은 다음의 단계들을 포함한다:

A) 알루미늄 또는 아연 기반의 통상적인 코팅인 금속 코팅으로 프리코팅된 강판을 제공하는 단계,

B) 코팅된 강판을 절단하여 블랭크를 얻는 단계,

C) 고온에서 블랭크를 열처리하여 강 중에 완전 오스테나이트 미세조직 (fully austenitic microstructure) 을 얻는 단계,

D) 블랭크를 프레스 공구 내로 이송하는 단계,

E) 블랭크를 열간 성형하여 부품을 얻는 단계,

F) 마텐자이트 또는 마텐자이토-베이나이트 (martensito-bainitic) 이거나 적어도 75% 의 등축 페라이트, 5 내지 20% 의 마텐자이트 및 10% 이하의 양의 베이나이트로 이루어진 강의 미세조직을 얻기 위해, 단계 E)에서 얻은 부품을 냉각시키는 단계.

일반적으로 2 개의 코팅된 경화 부품들의 용접 또는 하나의 코팅된 경화 부품의 다른 금속 기판과의 용접이 뒤따른다. 알루미늄 또는 아연계 코팅된 경화 부품들의 용접은 단단하고 두꺼운 코팅으로 인해 실현하기 매우 어렵다.

특허출원 GB2468011 은 적어도 하나의 플레이트의 재료가 고인장 재료인 플레이트 조립체의 저항 용접을 위한 전류를 인가하기 위한 방법을 개시하고 있으며, 이 방법은 다음의 단계들을 포함한다:

- 고인장 재료의 접합 위치의 표면을 연화시키는 크기의 제 1 암페어수 (amperage) 를 제 1 의 미리 결정된 지속시간 동안 연속적으로 인가하는 제 1 단계;

- 제 1 의 미리 결정된 지속기간이 경과한 때, 에너지화량 (energization amount) 을 상기 제 1 암페어수로부터, 연결 위치에서 너깃이 성장하게 하는 제 2 암페어수로 전환하는 제 2 단계; 및

- 제 2 암페어수를 제 2 의 미리 결정된 지속시간 동안 연속적으로 인가하는 제 3 단계.

이 방법은 고인장 재료 또는 열간 스탬핑된 재료 전용이다. 열간 스탬핑된 재료는 도금 층으로 코팅될 수 있다. 그러나, 도금 층의 성질은 특정되지 않는다.

특허출원 EP3020499 에는 다음을 포함하는 저항 스폿 용접 방법이 개시되어 있다:

- 인버터 직류 방법을 채용하는 스폿 용접 전원에 접속된 한 쌍의 용접 전극을 사용하여, 적어도 1장의 고장력 강판을 포함하는 2장 이상의 강판을 중첩한 판 조립체를 클램핑하고, 용접 전극들로 강판을 가압하면서 통전과 통전 중지를 복수 회 반복하는, 맥동 공정; 및

- 맥동 공정 후, 용접 전극들로 강판을 가압하면서, 맥동 공정의 최대 통전 시간보다 더 긴 시간 동안 연속적으로 통전시키는 연속 통전 공정.

그러나, 이 방법은 단지, 종래의 아연계 코팅 또는 알루미늄계 코팅으로 코팅된 열간 스탬핑된 강판 전용이다. 실제로, 실시예에서, 이 방법은 알루미늄 코팅된 1500 MPa 열간 스탬핑된 강판, 갈바닐링 코팅된 1500 MPa 등급 열간 스탬핑된 강판 및 ZnO 스킨-처리된 Al 코팅된 1500 MPa 등급 열간 스탬핑된 강판에서 테스트되었다. 다른 원소들을 포함하는 알루미늄 또는 아연에 기초한 특정 코팅들은 이 특허 출원에 포함되지 않는다.

특허출원 EP3085485 는 겹쳐진, 고장력 강판을 포함하는 복수의 강판을 용접하는 저항 스폿 용접 방법을 개시하고 있으며, 상기 저항 스폿 용접 방법에 있어서, 전도 시스템은 인버터 DC 용접 전원을 이용하는 맥동 전도 (pulsation conduction) 이고, 맥동 전도를 형성하는 복수의 전류 펄스들에서, 개별 전류 펄스에서는 전도 시간, 전도 휴지 시간으로서 규정되는 전류 펄스들의 간격 및 전류 펄스들에 의해 인가되는 용접 전류가 가변적으로 제어된다.

그러나, 이 방법은 종래의 아연계 (순수 Zn, Zn-Fe, Zn-Ni, Zn-Al, Zn-Mg, Zn-Mg-Al 등) 또는 종래의 알루미늄계 (Al-Si 등) 코팅과 모재의 강 사이의 합금화 반응에 의해 철과 금속간 화합물의 고용체를 표면에 포함하는 열간 스탬핑된 강판 전용이다. 이 표면은 주로 아연 또는 알루미늄으로 이루어진 산화물 층으로 형성된다. 또한, 때때로 주로 알루미늄과 철의 금속간 화합물로 이루어진 코팅의 표면은 주로 아연 산화물로 이루어진 막으로 형성된다. 실시예에서, 방법은 9 중량%의 Si 와 Fe 및 매우 적은 양의 ZnO 를 포함하는 알루미늄 코팅의 합금으로 코팅된 열간 스탬핑된 강판, 및 갈바닐링 코팅된 열간 스탬핑된 강판에서 테스트되었다. 일반적으로, 이들 코팅의 자연 산화물 층 (native oxide layer) 은 10 내지 100 nm 의 두께를 갖는다. 오스테나이트화 전에 알루미늄계 코팅된 경화 부품에 얇은 ZnO 층이 디포짓되면, ZnO 와 알루미늄계 코팅이 합금화된다. 알루미늄계 코팅에 매우 얇은 ZnO 층이 디포짓되기 때문에, 주로 알루미늄으로 이루어진 산화물은 오스테나이트화 후에도 여전히 매우 얇아서, 즉 10 내지 100 nm 여서, 용이한 용접을 초래한다. 다른 원소들을 함유하는 알루미늄 또는 아연에 기초한 특정 코팅들은 이 특허 출원에 포함되지 않는다.

최근, 열간 성형 강판을 위해 새로운 코팅이 개발되었다. 특허출원 WO2017017521 은, 0.4 내지 20.0 중량%의 아연, 1.0 내지 3.5 중량%의 규소, 선택적으로 1.0 내지 4.0 중량%의 마그네슘을 포함하며 Zn/Si 비가 3.2 내지 8.0 인 합금 코팅으로 코팅된 인산염처리 가능한 경화 부품을 개시하고 있다. 특허출원 WO2017/017514 는, 2.0 내지 24.0 중량%의 아연, 1.1 내지 7.0 중량%의 규소, 및 선택적으로 1.1 내지 8.0 중량%의 마그네슘을 포함하며 잔부가 알루미늄이고 Al/Zn 비가 LME (liquid metal embrittlement) 저항을 향상시키기 위해 2.9 이상인 합금 코팅으로 코팅된 경화 부품을 개시하고 있다. 특허출원 WO2017/017513 은, 2.0 내지 24 중량%의 아연, 7.1 내지 12.0 중량%의 규소, 선택적으로 1.1 내지 8.0 중량%의 마그네슘을 포함하고 잔부가 알루미늄이며 Al/Zn 비가 2.9 이상인 코팅으로 코팅된 희생 강판, 및 프레스 경화 방법 후에 수득된 코팅된 희생 경화 부품을 개시하고 있다. 이 특정 코팅들은 미세측정 두께 (micrometric thickness) 의 자연 산화물 층을 갖는다. 자연 산화물 층의 두께와 경도 때문에, 이 코팅들은 용접하기 매우 어렵다.

그럼에도 불구하고, 이 특정 코팅된 프레스 경화 부품을 용접하기 위한 어떠한 방법도 개발되지 않았다.

따라서, 본 발명의 목적은 최근에 개발된 알루미늄 또는 아연에 기초한 특정 코팅으로 코팅된 경화 부품을 제조하기 위한 용접 방법을 제공하는 것이다. 특히 생산 라인의 경우, 목적은 1 kA 이상의 그러한 특정 코팅된 경화 부품에 대한 용접 범위를 얻는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1 에 따른 조립체를 제공함으로써 달성된다. 조립체는 또한 청구항 2 내지 10 의 임의의 특징을 포함할 수 있다.

다른 목적은 청구항 11 에 따른 이 조립체의 제조를 위한 용접 방법을 제공함으로써 달성된다. 용접 방법은 또한 청구항 12 내지 22 의 특징을 포함할 수 있다.

마지막으로, 또한 다른 목적은 청구항 23 에 따른 조립체의 용도를 제공함으로써 달성된다.

본 발명의 다른 특징 및 이점은 본 발명의 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 발명을 설명하기 위해, 다양한 실시형태 및 비제한적인 예의 시험이 특히 아래의 도면을 참조하여 설명될 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 일 실시형태를 나타낸다.
도 2 내지 도 5 는 본 발명에 따른 스폿 용접 사이클의 실시예들을 보여준다.

프레스 경화 강 부품이라는 표현은 2500 MPa 이하, 더욱 바람직하게는 2000 MPa 이하의 인장 강도를 갖는 열간 성형 또는 열간 스탬핑 강판을 의미한다. 예를 들어, 인장 강도는 500 MPa 이상, 유리하게는 1200 MPa 이상, 바람직하게는 1500 MPa 이상이다.

본 발명은 적어도 하나의 스폿 용접 조인트를 통해 함께 스폿 용접된 적어도 두 개의 금속 기판들의 조립체에 관한 것으로, 상기 조립체는,

0.1 내지 11.0 중량% 의 아연, 0.1 내지 20 중량% 의 규소, 선택적으로 0.1 내지 20 중량% 의 마그네슘, 선택적으로 Sr, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Zr 또는 Bi 로부터 선택된 추가 원소들로서, 각 추가 원소의 중량기준 함량이 0.3 중량%보다 낮은, 상기 추가 원소들, 및 선택적으로 잉곳 공급으로부터의 또는 철을 포함하는 용탕에서의 강 기판의 통과로부터의 잔류 원소들을 포함하며, 잔부가 알루미늄인 합금 코팅,

ZnO 및 선택적으로 MgO 를 포함하며 합금 코팅을 직접 덮는 자연 산화물 층

으로 코팅된 경화 강 부품인 제 1 금속 기판을 포함하고,

상기 스폿 용접 조인트는 너깃을 포함하고, 상기 스폿 용접 조인트의 상부 (top) 에는, 자연 산화물 층 및/또는 합금 코팅의 적어도 일부가 존재하지 않는다.

어떤 이론에도 구속되고자 함이 없이, 조립체가 특히 0.1 내지 11.0 중량% 의 아연을 포함하는 경화 부품상의 상기 특정 코팅을 포함할 때, 용접 범위가 1 kA 이상인 것 같다. 실제로, 공기와 경화 강의 산화로 인해 경화 강 부품의 표면에 ZnO 및 선택적으로 MgO 가 자연적으로 존재하는 것 같다. 아연 함량이 본 발명의 범위 밖일 때, 즉 11.0 중량% 초과일 때 (불량한 용접 품질을 초래함) ZnO 및 선택적으로 MgO 를 포함하는 자연 산화물 층의 두께가 더 중요하다고 여겨진다. 바람직하게는, 경화 강 부품의 합금 코팅은 3.0 내지 9.5 중량%, 더 바람직하게는 6.5 내지 9.5 중량% 의 아연을 포함한다. 실제로, 어떤 이론에도 구속되고자 함이 없이, 코팅이 이러한 양의 아연을 포함할 때, 용접 범위의 여지가 더욱 개선된다고 여겨진다.

바람직하게는, 경화 강 부품의 합금 코팅은 0.1 내지 12.0 중량%, 더 바람직하게는 0.1 내지 6.0 중량%, 유리하게는 2.0 내지 6.0 중량% 의 규소를 포함한다.

유리하게는, 경화 강 부품의 합금 코팅은 0.1 내지 10.0 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 4.0 중량% 의 마그네슘을 포함한다.

선택적으로, 코팅은 5 중량% 이하의 철을 포함한다.

바람직한 실시형태에서, 제 2 금속 기판은 강 기판 또는 알루미늄 기판이다. 바람직하게는, 제 2 강 기판은 본 발명에 따른 경화 강 부품이다.

다른 바람직한 실시형태에서, 조립체는 강 기판 또는 알루미늄 기판인 제 3 금속 기판 시트를 포함한다. 이 경우, 두 개 또는 여러 개의 스폿 용접 조인트가 존재한다.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 조립체의 제조를 위한 용접 방법에 관한 것으로, 이 방법은 이하의 단계들:

A. 적어도 2 개의 금속 기판들을 제공하는 단계로서, 제 1 금속 기판이

0.1 내지 11.0 중량% 의 아연, 0.1 내지 20 중량% 의 규소, 선택적으로 0.1 내지 20 중량% 의 마그네슘, 선택적으로 Sr, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Zr 또는 Bi 로부터 선택된 추가 원소들로서, 각 추가 원소의 중량기준 함량이 0.3 중량%보다 낮은, 상기 추가 원소들, 및 선택적으로 잉곳 공급으로부터의 또는 철을 포함하는 용탕에서의 강 기판의 통과로부터의 잔류 원소들을 포함하며, 잔부가 알루미늄인 합금 코팅,

ZnO 및 선택적으로 MgO 를 포함하며 합금 코팅을 직접 덮는 자연 산화물 층

으로 코팅된 경화 강 부품인, 상기 적어도 2 개의 금속 기판들을 제공하는 단계,

B. 단계 A) 의 적어도 2 개의 금속 기판들을 통해, 인버터 직류를 인가하는 스폿 용접 전원 및 용접 전극들을 포함하는 스폿 용접기로 스폿 용접 사이클을 적용하는 단계로서, 상기 스폿 용접 사이클은 아래의 하위단계들:

i. 상기 스폿 용접 전원에 연결된 용접 전극들을 이용하여 함께 접합된 상기 적어도 2 개의 금속 기판들을 통해 맥동 전류 (Cp) 를 인가시키는 적어도 하나의 맥동 하위단계, 및 직후의

ii. 상기 적어도 2 개의 금속 기판들을 통해 용접 전류 (Cw) 를 인가시키는 용접 하위단계

를 포함하고, 전류 Cp 는 전류 Cw 와 상이하며, 맥동 지속시간이 용접 지속시간 미만인, 상기 스폿 용접 사이클을 적용하는 단계

를 포함한다.

어떤 이론에도 구속되고자 함이 없이, 0.1 내지 11.0 중량% 의 아연을 포함하는 특정 코팅으로 코팅된 적어도 경화 강 부품을 포함하는 두 개의 금속 기판에서 수행되는 본 발명에 따른 용접 방법은 1 kA 이상의 용접 범위 및 조립체 표면 상의 스플래싱의 감소를 허용하는 것 같다. 실제로, 적어도 하나의 맥동이 코팅된 경화 강 부품 상에 존재하는 ZnO 및 선택적으로 MgO 배리어 층을 파괴하여 용접 전류의 경로를 개방한다고 여겨진다. 그러나, 아연 함량이 본 발명의 범위 밖이면, ZnO 및 선택적으로 MgO 배리어 층이 적어도 하나의 맥동에 의해 파괴되기에는 너무 두껍다고 여겨진다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 용접 전극 (1, 1') 및 스폿 용접 소스 (2) 를 포함하는 스폿 용접기 (미도시) 가 사용된다. 이 실시예에서, 전극은 본 발명에 따른 코팅 (4, 4', 4") 으로 코팅된 두 개의 경화 강 부품 (3, 3') 을 접합시키는 것을 허용한다. 용접 동안, 확산을 통해 두 경화 강 부품들 사이에 너깃 (5) 이 형성된다. 너깃은 강 부품과 잔류 코팅의 합금이다. 본 발명에 따른 스폿 용접 사이클 덕분에, 코팅의 적어도 일부가 너깃에서 제거되는 것으로 여겨진다. 또한, 스폿 용접 조인트 (6, 6') 의 상부에, 자연 산화물 층 및/또는 합금 코팅의 적어도 일부가 존재하지 않는 것으로 여겨진다. 실제로, 적어도 하나의 맥동이 자연 산화물 층을 파괴하고, 스폿 용접 조인트 위 그리고 너깃 내의 코팅을 용융 및 제거함으로써 코팅된 두 경화 강 부품들 사이의 용접을 시작시키는 것 같다. 따라서, 두 경화 강 부품을 통해 전류가 흐를 수 있어서 용접성이 향상될 수 있다. 마지막으로, 적어도 하나의 맥동과 용접 단계 사이에 냉각이 필요하지 않은 것으로 여겨진다. 실제로, 이 단계들 사이에 냉각이 수행되면, 강 부품들이 응고되기 시작하기 때문에, 두 경화 강 부품들 사이의 너깃 형성을 정지시킬 위험이 있다. 반대로 냉각이 수행되지 않을 때에는, 강 부품이 액체 형태로 남아 쉽게 함께 결합될 수 있는 것 같다.

바람직하게는, 단계 B.i) 에서, 맥동 전류 (Cp) 가 0.1 내지 30 kA, 바람직하게는 0.1 내지 20 kA, 더욱 바람직하게는 8.0 내지 20 kA, 유리하게는 8.0 내지 15 kA 이다.

유리하게는, 단계 B.i) 에서, 맥동 지속시간이 5 내지 60 ms, 바람직하게는 4 내지 30 ms 이다.

바람직하게는, 단계 B.ii) 에서, 용접 전류 (Cw) 는 0.1 내지 30 kA, 바람직하게는 0.1 내지 20 kA, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 10, 유리하게는 1 내지 7.5 kA 이다.

유리하게는, 단계 B.ii) 에서, 용접 지속시간은 150 내지 500 ms, 더욱 바람직하게는 250 내지 400 ms 이다.

바람직한 실시형태에서, 전류 Cp 는 전류 Cw 미만이다.

다른 바람직한 실시형태에서, 전류 Cp 는 전류 Cw 초과이다. 실제로, 임의의 이론에 구속될 의향 없이, 본 발명자들은, Cp 가 Cw 초과인 때, 용접 범위가 더욱 개선된다는 것을 발견하였다.

바람직하게는, 가압력 (welding force) 은 50 내지 550 daN 이다.

바람직한 실시형태에서, 스폿 용접 사이클 동안 가압력은 350 daN 내지 550 daN 이다.

다른 바람직한 실시형태에서, 스폿 용접 사이클 동안 가압력은 50 daN 내지 350 daN 이다. 이 경우, 전극 중심에서의 더 양호한 전류 국소화 (localization) 가 존재하여 더 양호한 용접성을 허용하는 것 같다.

바람직하게는, 용접 주파수는 500 내지 5000 Hz, 더욱 바람직하게는 500 내지 3000 Hz, 예를 들어 800 내지 1200 Hz 이다.

바람직하게는, 용접 단계 B.ii) 는 복수의 펄스를 포함하고, 적어도 하나의 맥동 B.i) 바로 뒤에는 용접 단계의 제 1 펄스가 뒤따른다. 이 경우, 맥동과 제 1 펄스 사이에 냉각이 없다. 제 1 펄스 뒤에 하나 이상의 펄스(들)가 뒤따르고, 각각의 후속 펄스 사이에 브레이크 지속시간이 존재한다. 바람직하게는, 브레이크 지속시간은 20 내지 80 ms, 바람직하게는 30 내지 60 ms 이다.

본 발명에 따른 스폿 용접 사이클은 다른 형상을 가질 수 있다. 도 2 는 스폿 용접 사이클 (21) 이 직사각형 맥동 피크 (22) 및 직사각형 용접 피크 (23) 를 포함하는 직사각형 형상을 갖는 하나의 바람직한 실시형태를 도시한다. 도 3 은 스폿 용접 사이클 (31) 이 파라볼릭 맥동 피크 (32) 및 파라볼릭 용접 피크 (33) 를 포함하는 파라볼릭 형상을 갖는 다른 바람직한 실시형태를 도시한다. 도 4 는 스폿 용접 사이클 (41) 이 삼각형 맥동 피크 (42) 및 삼각형 용접 피크 (43) 를 포함하는 삼각형 형상을 갖는 다른 바람직한 실시형태를 도시한다. 다른 실시형태에 따르면, 스폿 용접 사이클은 파라볼릭 맥동 피크 및 직사각형 용접 피크를 포함하는 파라볼릭 및 직사각형 형상, 또는 삼각형 맥동 피크 및 직사각형 용접 피크를 포함하는 삼각형 및 직사각형 형상을 갖는다.

도 5 는 스폿 용접 사이클이 하나의 맥동 B.i) 그리고 바로 뒤따르는 용접 단계의 제 1 펄스를 포함하는 하나의 바람직한 실시형태를 도시한다. 이 실시예에서, 스폿 용접 사이클 (51) 은 직사각형 맥동 피크 (52) 및 3 개의 직사각형 용접 피크 (53, 53', 53") 를 포함하는 직사각형 형상을 갖는다.

마지막으로, 본 발명은 자동 차량의 제조를 위한 본 발명에 따른 조립체의 용도에 관한 것이다.

이제, 단지 정보를 위해 수행된 시험들에서 본 발명이 설명될 것이다. 시험들은 제한적이지 않다.

예 1: 용접 테스트

9 중량% 의 규소, 3 중량% 의 철을 포함하며 잔부가 알루미늄인 통상의 코팅으로 Usibor® 1500 강판인 시험 1을 용융 도금하였다.

3 중량% 의 규소, 2 중량% 의 마그네슘, 아연을 포함하며 잔부가 알루미늄인 코팅으로 Usibor® 1500 강판인 시험 2 내지 10 을 용융 도금하였다. 시험에 따라, 아연의 백분율은 5 내지 12 중량% 로 달라졌다.

그 다음, 강판을 900 ℃ 의 오스테나이트화 온도에서 5 분간 프레스 경화시켰다.

그 다음, 각 시험에 대해, 두 개의 동일한 프레스 경화 강을 함께 용접하였다.

용접 범위는 표준 SEP1220-2 에 따라 결정되었다. 용접 테스트는 3 kA 로부터 시작되었고, 두 개의 스폿 용접마다 0.2 kA 만큼 증가되었다. 동일한 전류 레벨에서 두 개의 연속 스플래싱이 발생했을 때, 스플래시 한계가 확인되었다. 스플래시 한계에 도달하였을 때, 용접 전류는 0.1 kA 의 스텝으로 감소되어, 배제 (expulsion) 없이 동일한 전류 레벨에서 세 개의 연속 용접 샘플을 갖는다. 이 전류 레벨이 전류 범위의 상부 용접 한계: Imax 로 정의된다.

그 후, 하부 한계 Imin 가 확인되었다. Imin 검색은

의 기준을 사용하여 행해졌으며, 여기서 t 는 판 두께이다. 이 기준은 용접 품질 및 강도를 보장하는 최소 허용가능한 직경 값을 규정한다. 확인을 위해, 최소 용접 직경보다 우수한 용접 직경을 갖는 5 개의 연속 용접 샘플을 수득하였다.

시험 1, 3, 5, 8 및 10 의 경우, 용접 사이클은 표준 SEP1220-2 에 따라 Imin 및 Imax 에 의해 규정된 용접 전류 Cw 를 갖는 용접 단계만을 포함한다. 시험 2, 4, 6, 7, 및 9 의 경우, 용접 사이클은 맥동 전류 Cp 를 갖는 맥동 및 표준 SEP1220-2 에 따라 Imin 및 Imax 에 의해 규정된 용접 전류 Cw 를 갖는 용접 단계를 포함한다.

주파수는 1000 Hz 이었다. 수득된 Imin, Imax 및 용접 전류 범위는 하기 표 1 에 기재되어 있다.

시험 3, 5, 8 및 10 은 용접 가능하지 않았고, 즉 표준 SEP1220-2 에서 규정된 Imin 및 Imax 의 기준은 달성되지 않았다. 본 발명에 따른 시험은 1 kA 이상의 용접 범위를 갖는다.

Claims (23)

1. 적어도 하나의 스폿 용접 조인트를 통해 함께 스폿 용접된 적어도 2 개의 금속 기판들 (3, 3') 의 조립체로서, 상기 조립체는,
   

   

   0.1 내지 11.0 중량% 의 아연, 0.1 내지 20 중량% 의 규소, 선택적으로 0.1 내지 20 중량% 의 마그네슘, 선택적으로 Sr, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Zr 또는 Bi 로부터 선택된 추가 원소들로서, 각 추가 원소의 중량기준 함량이 0.3 중량%보다 낮은, 상기 추가 원소들, 및 선택적으로 잉곳 공급으로부터의 또는 철을 포함하는 용탕에서의 강 기판의 통과로부터의 잔류 원소들을 포함하며, 잔부가 알루미늄인 합금 코팅 (alloyed coating; 4),
   

   

   ZnO 및 선택적으로 MgO 를 포함하며 상기 합금 코팅을 직접 덮는 자연 산화물 층 (native oxide layer)
   으로 코팅된 경화 강 부품인 제 1 금속 기판 (3) 을 포함하고,
   상기 스폿 용접 조인트는 너깃 (5) 을 포함하고, 상기 스폿 용접 조인트의 상부 (top; 6) 에는, 상기 자연 산화물 층 및/또는 합금 코팅의 적어도 일부가 존재하지 않는, 조립체.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 경화 강 부품의 합금 코팅이 3.0 내지 9.5 중량% 의 아연을 포함하는, 조립체.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 경화 강 부품의 합금 코팅이 6.5 내지 9.5 중량% 의 아연을 포함하는, 조립체.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 경화 강 부품의 합금 코팅이 0.1 내지 12.0 중량% 의 규소를 포함하는, 조립체.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 경화 강 부품의 합금 코팅이 0.1 내지 6.0 중량% 의 규소를 포함하는, 조립체.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 경화 강 부품의 합금 코팅이 0.1 내지 10.0 중량% 의 마그네슘을 포함하는, 조립체.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 경화 강 부품의 합금 코팅이 0.1 내지 4.0 중량% 의 마그네슘을 포함하는, 조립체.
8. 제 1 항에 있어서,
   제 2 금속 기판 (3') 이 강 기판 또는 알루미늄 기판인, 조립체.
9. 제 8 항에 있어서,
   제 2 강 기판이 상기 경화 강 부품인, 조립체.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 조립체는 강 기판 또는 알루미늄 기판인 제 3 금속 기판 시트를 포함하는, 조립체.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 조립체의 제조를 위한 용접 방법으로서, 이하의 단계들:
    A. 적어도 2 개의 금속 기판들 (3, 3') 을 제공하는 단계로서, 제 1 금속 기판 (3) 이
    

    

    0.1 내지 11.0 중량% 의 아연, 0.1 내지 20 중량% 의 규소, 선택적으로 0.1 내지 20 중량% 의 마그네슘, 선택적으로 Sr, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Zr 또는 Bi 로부터 선택된 추가 원소들로서, 각 추가 원소의 중량기준 함량이 0.3 중량%보다 낮은, 상기 추가 원소들, 및 선택적으로 잉곳 공급으로부터의 또는 철을 포함하는 용탕에서의 강 기판의 통과로부터의 잔류 원소들을 포함하며, 잔부가 알루미늄인 합금 코팅 (4),
    

    

    ZnO 및 선택적으로 MgO 를 포함하며 상기 합금 코팅을 직접 덮는 자연 산화물 층
    으로 코팅된 경화 강 부품인, 상기 적어도 2 개의 금속 기판들 (3, 3') 을 제공하는 단계,
    B. 단계 A) 의 적어도 2 개의 금속 기판들을 통해, 인버터 직류를 인가하는 스폿 용접 전원 (2) 및 용접 전극들 (1, 1') 을 포함하는 스폿 용접기로 스폿 용접 사이클을 적용하는 단계로서, 상기 스폿 용접 사이클 (21, 31, 41, 51) 은 아래의 하위단계들:
    i. 상기 스폿 용접 전원에 연결된 용접 전극들을 이용하여 함께 접합된 상기 적어도 2 개의 금속 기판들을 통해 맥동 전류 (Cp) 를 인가시키는 적어도 하나의 맥동 하위단계 (22, 32, 42, 52), 및 직후의
    ii. 상기 적어도 2 개의 금속 기판들을 통해 용접 전류 (Cw) 를 인가시키는 용접 하위단계 (23, 33, 43, 53)
    를 포함하고, 상기 맥동 전류 (Cp) 는 상기 용접 전류 (Cw) 와 상이하며, 맥동 지속시간이 용접 지속시간 미만인, 상기 스폿 용접 사이클을 적용하는 단계
    를 포함하는, 용접 방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    단계 B.i) 에서, 상기 맥동 전류 (Cp) 가 0.1 내지 30 kA 인, 용접 방법.
13. 제 11 항에 있어서,
    단계 B.i) 에서, 상기 맥동 지속시간이 5 내지 60 ms 인, 용접 방법.
14. 제 11 항에 있어서,
    단계 B.ii) 에서, 상기 용접 전류 (Cw) 가 0.1 내지 30 kA 인, 용접 방법.
15. 제 11 항에 있어서,
    단계 B.ii) 에서, 상기 용접 지속시간이 150 내지 500 ms 인, 용접 방법.
16. 제 11 항에 있어서,
    가압력 (welding force) 이 50 내지 550 daN 인, 용접 방법.
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 스폿 용접 사이클 동안 가압력이 350 daN 내지 550 daN 인, 용접 방법.
18. 제 16 항에 있어서,
    상기 스폿 용접 사이클 동안 가압력이 50 daN 내지 350 daN 인, 용접 방법.
19. 제 11 항에 있어서,
    상기 맥동 전류 (Cp) 는 상기 용접 전류 (Cw) 미만 또는 초과인, 용접 방법.
20. 제 11 항에 있어서,
    용접 주파수가 500 내지 5000 Hz 인, 용접 방법.
21. 제 11 항에 있어서,
    용접 단계 B.ii) 는 복수의 펄스를 포함하고, 적어도 하나의 맥동 B.i) 을 상기 용접 단계의 제 1 펄스가 바로 뒤따르는, 용접 방법.
22. 제 11 항에 있어서,
    상기 스폿 용접 사이클 (21, 31, 41, 51) 이
    

    

    직사각형 맥동 피크 (22) 및 직사각형 용접 피크 (23) 를 포함하는 직사각형 형태,
    

    

    파라볼릭 맥동 피크 (32) 및 파라볼릭 용접 피크 (33) 를 포함하는 파라볼릭 형태,
    

    

    삼각형 맥동 피크 (42) 및 삼각형 용접 피크 (43) 를 포함하는 삼각형 형태,
    

    

    파라볼릭 맥동 피크 및 직사각형 용접 피크를 포함하는 파라볼릭 및 직사각형 형상, 및
    

    

    삼각형 맥동 피크 및 직사각형 용접 피크를 포함하는 삼각형 및 직사각형 형상
    중에서 선택되는, 용접 방법.
23. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조립체는 자동 차량 (automotive vehicle) 의 제조를 위해 사용되는, 조립체.

Images